Integrazione della LCA nella simulazione termofisica degli edifici: un applicazione in ambiente TRNSYS

Transcript

1 X Convegno della Rete Italiana LCA V Convegno dell Associazione Rete Italiana LCA LIFE CYCLE THINKING, SOSTENIBILITÀ ED ECONOMIA CIRCOLARE Integrazione della LCA nella simulazione termofisica degli edifici: un applicazione in ambiente TRNSYS Guarino F. 1 - Cellura M. 1 Longo S. 1 Mistretta M. 2 Tumminia G. 1 Cusenza M.A. 1 Gulotta T.M. 1 Antonucci V. 3 Ferraro M Università degli Studi di Palermo 2 Università degli Studi Mediterranea di Reggio Calabria 3 - Consiglio Nazionale delle Ricerche, Messina

2 Introduzione Gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo globale di energia nell UE. La riduzione del consumo energetico e l utilizzo di energia da fonti rinnovabili costituiscono misure importanti per ridurre la dipendenza energetica dell UE e le emissioni di gas ad effetto serra. Migliori prestazioni energetiche degli edifici (NZEB) Crescente complessità del sistema edificio-impianto X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

3 Introduzione Simulazione termofisica Life Cycle Assessment Nuovo approccio alla progettazione Necessità di strumenti di modellizzazione caratterizzati da un interfaccia tra simulazione termofisica e LCA. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

4 Obiettivo della ricerca Sviluppo di uno strumento per la modellizzazione delle prestazioni energetiche di un edificio in fase d uso e degli impatti energetico - ambientali connessi al suo ciclo di vita. LCA dell edificio Type LCA Simulazione termofisica dell edificio Sviluppo di un componente modulare innovativo ( Type LCA ) che introduce l approccio di ciclo di vita all'interno del software di simulazione termofisica TRNSYS. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

5 Il software TRNSYS Caratterizzato da una struttura modulare in cui a ciascun elemento da modellizzare (tubazioni, involucro, ecc.) corrisponde un unità di calcolo ( Type ) X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

6 Il Type LCA Type LCA Modulo D Benefici e carichi fuori dai confini del sistema Moduli C3-C4 Trattamento dei rifiuti a fine vita Consente di applicare la metodologia LCA ad un edificio in accordo alla norma UNI EN Dati LCA Modulo C2 Trasporti Modulo C1 Decostruzione - Demolizione Modulo B7 Consumo di acqua Modulo B6 Consumo di energia Moduli B1-B5 Uso / Manutenzione Modulo A5 Costruzione - Installazione Modulo A4 Trasporti Moduli A1-A3 Produzione materiali e componenti Fase di fine vita Fase d uso e manutenzione Fase di produzione e costruzione TRNSYS Building Model Calcolo dei seguenti indici: GER GWP EPT GWP-PT Bilanci energetici X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

7 Il Type LCA Database con impatti specifici relativi al GER e al GWP di: Materiali e componenti edili; Energia; Processi di smaltimento; Processi di trasporto. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

8 Il Type LCA Produzione dei materiali (Moduli A1-A3): inserire le caratteristiche dell involucro (dimensioni o quantità dei materiali) e degli impianti dell edificio. Trasporti (Moduli A4 e C2): specificare la tipologia del mezzo di trasporto utilizzato e la distanza percorsa. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

9 Il Type LCA Costruzione dell'edificio (Modulo A5): inserire i consumi di acqua e di energia, specificando i vettori energetici utilizzati (energia elettrica, gasolio, ecc.). Uso / Manutenzione (Moduli B1-B5): inserire eventuali input e output connessi al normale uso dell edificio e i consumi di energia e i materiali sostituiti durante la fase di manutenzione. Uso (Modulo B6 Consumo di energia e B7 Consumo di acqua ): il Type LCA utilizza in input i risultati della simulazione termofisica e dei profili di utilizzo d acqua simulati da Trnsys. Fine vita (Moduli C1, C3, C4): inserire i processi di smaltimento/riciclo e i consumi di energia e acqua necessari per la demolizione dell edificio. Modulo D: calcola automaticamente i benefici connessi all immissione in rete dell energia rinnovabile prodotta dall edificio e quelli connessi ai processi di riciclo. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

10 Gli Output X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

11 Gli Output Bilanci Energetici Bilancio Energetico Istantaneo Bilancio Energetico Cumulato X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

12 Gli Output Impatti energetico - ambientali Analisi di dominanza Energy Pay Back time e GWP Pay Back Time X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

13 La validazione del Type Valutazione dell affidabilità scientifica del Type: applicazione ad un modulo abitativo prefabbricato e confronto dei risultati con quelli ottenuti da un precedente studio LCA dello stesso modulo. Realizzato in vetroresina pultrusa; Superficie utile = 45 m 2 ; Sistema fotovoltaico = 3.5 kwp; Edificio NZEB X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

14 Variazione percentuale La validazione del Type 1.0% 0.8% 0.6% 0.4% 0.2% 0.0% -0.2% -0.4% -0.6% -0.8% -1.0% A1-3 A4 A5 B1-5 B6 C1 C2 C3-4 D Moduli Variazione GER Variazione GWP Variazione percentuale inferiore all'1% in ciascuna fase del ciclo di vita Variazione percentuale totale inferiore allo 0,7% per il GER Variazione percentuale totale inferiore al 3% per il GWP X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

15 Conclusioni Il Type rappresenta un applicazione innovativa nel campo della modellizzazione integrata del ciclo di vita di edifici. Integrazione della simulazione termofisica con un analisi LCA svolta in accordo alla norma UNI EN 15978; Affidabilità nei risultati ottenuti; Possibilità di integrare il database con nuovi materiali, fonti energetiche, ecc.; Possibilità di inserire impatti specifici per il calcolo di nuovi indici ambientali. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

16 Conclusioni L implementazione di un approccio LCA in uno dei software di simulazione termofisica più utilizzati al mondo può contribuire significativamente all inclusione della metodologia LCA nella fase di progettazione degli edifici. X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna

17 Contacts Grazie per l attenzione Dr. Ing. Sonia Longo Ricercatore in Fisica Tecnica Ambientale, Dipartimento di Energia, Ingegneria dell'informazione e Modelli Matematici (DEIM), Università degli Studi di Palermo sonia.longo@unipa.it Tel X Convegno della Rete Italiana LCA Ravenna